基于web的智能家居系统的设计软件部分

基于web的智能家居系统的设计软件部分内容摘要：

化控制：电机、灯光、工业自动化、家庭自动化 …… 2. 网络仪表：远程分布式数据采集 …… 3. 网络家电：智能家电、 WWW 方式监控界面、在线更新 …… 4. 网络摄像机：在远程浏览器上可以进行视频监控； 5. 家庭网关：非 INTERNET 协议的轻量级设备联网的转换器； 智能灯光控制器 背景信息 随着人们生活质量的提高，灯具已不单纯是实现室内基本照明的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品。 当家 里有各式各样的灯具之后，将它们精心地搭配在一起，并且达到最适合气氛的效果是高品质生活的需要。 同时目前灯光的控制主要还是手动形式，逐个地去控制所有的灯具，这样不仅麻烦而且效率低下，也不符合现代舒适生活的标准。 武汉工业学院毕业论文 9 因此，一个可以对灯光进行方便的控制，同时提供场景组合等功能的智能化 灯光系统不仅具有实用价值，而且市场前景也相当广阔。 设计目标 设计一个智能化灯光控制器，安装在家中的各个房间，提供轻触式灯光控制、红外遥控、场景组合、预设存储等丰富功能。 通过面板上的轻触按钮，可以控制灯光的开关和亮度，或者使多盏灯光进入某种预设的场景；也可以通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光。 通过遥控器上的场景设置按键，可以方便地设定灯光场景和迅速切换。 系统分为接收外来控制信号和执行控制操作两部分。 为了接收控制信号，系统需具备红外接收功能，按键输入面板。 为了对灯具执行控制，需要设计 220V 调光控制电路。 利用 MC68HC908SR12 的 FLASH 在线刷新 (ISP)能力，我们设计了一套可重用的内核（包含 BIOS 与 OS），通过与内核的交互可以方便地在线下载应用层的程序。 应用层的程序包括以下功能：开关面板按键输入判断、红外遥控器接收、预设场景存储、调光可控硅控制。 由于 MC68HC908SR12 具有丰富的外围接口资源，并有着很高的可靠性和运算速度，非常适合于该款产品的设计。 功能特性 1. MCU 采用 Motorola 的 MC68HC908SR12； 2. RS485 总线型网络，通讯波特率 19200； 3. 输入：轻触按键，红外遥控器。 4. 输出：开关输出，调光输出； 5. 采用 简单的实时多任务内核； 6. 网络化的开关按钮控制，可以通过 Windows 版本软件任意设定； 7. 多种场景的设置，存储，及执行。 武汉工业学院毕业论文 10 第三章 硬件描述 整个系统的核心由 MC68HC908SR12 构成。 它的内部框图如图 3 所示： 图 3 MC68HC908SR12 内部框图 对于以太网网关终端（ ESWeb）和智能灯光控制器（ ESLight）的设计，选择 MC68HC908SR12 作为核心处理器是基于以下理由： 1. 较低的成本：由于是家用设备，对成本非常敏感；而 SR12 的价格，单芯片的解决方案，使得整体成本可以降低； 2. 适用的功能：通过 ESWeb 实现基于 Web 浏览器的网络远程控制界面相对简单，用高端处理器或者 PC 来实现显得不够经济；我们编写的 TCP/IP 协议栈约占用 7KB FLASH 和 380 Bytes RAM， SR12 完全可以满足这一需求并有富余。 此外，高达 8MHz 的总线频率使得它和其他 MCU 相比具有较强的处理能力，经过实测，在以太网上传输 HTML 页面并没有感到特别的延迟；对于 ESLight 来说，需要 10KB～ 12KB 的空 间来存储代码和配置信息， SR12 恰好能满足这一需求。 3. 在线升级能力：对于 ESWeb，由于每个家庭的设备情况不一样，要能根据实际情况形成不同的网页控制页面；而 MC68HC908 系列的芯片均支持 FLASH 的在线编程能力，我们设计了一套运行在 Windows 环境的配置软件，可以根据每个家庭的情况定制不同的 HTML 页面下载到 SR12 芯片上；对于 ESLight，可以在线下载关联定义、场景配置、遥控器接收定义等信息，这些信息可以在掉电后存储。 4. 足够的器件资源： SR12 具有多达 31 个 GPIO，可以很方便地和以太网控制武汉工业学院毕业论文 11 器 RTL8019AS 相连接；剩余接口可以用来扩展传感器、键盘、功率输出等接口；内置的温度传感器和 10bit AD 转换器可以用来采集温度和模拟量数据；通过时钟单元的输入捕获功能，还可以实现对水、电、气三表的脉冲输出采集。 在 ESLight 的设计中，由于需要对可控硅进行控制，一方面，需要精确地获取 220V 交流电中的过零信息，另一方面，也需要通过定时器控制可控硅的开关时间，SR12 的两个 IRQ 以及两个定时器能很好地满足两路调光控制器的设计要求。 5. 安全可靠：系统要有非常高的可靠性，不易出现误动作，例如，在灯光系统中，由于和 220V 交流电距离很近，不能受到交流电的影响。 由于 MC68HC908 系列的芯片在稳定性和抗干扰能力方面表现不俗，所以能极好地满足这一要求。 接下来，将分别描述两个节点的硬件设计细节。 以太网网关终端 硬件框图 图 4 信息终端模块硬件系统框图 武汉工业学院毕业论文 12 硬件由以下几部分组成： 1. 单片机及其外围器件，主要是： MC68HC908SR1 PLL（ 晶体等）、LED 指示灯； 2. 以太网控制器部分，主要是 RTL8019AS、耦合变压器、 RJ45 插座、 20MHz晶体； 3. 外置存储器，由一片 接口的 EEPROM 构成。 通过 SR12 内置的 接口连接； 4. 家庭控制网络连接部分，由 MAXIM 公司的 MAX48 RJ11 插座构成。 5. 外部接口， 16 键按键键盘、 4 路模拟量输入、 4 路数字量输入、 2 路脉冲量输入； 6. 电源部分，由一片 7805 提供 5V 的直流电压。 电路原理图 武汉工业学院毕业论文 13 图 5 RTL8019AS 部分电路 图 6 RS485 电平转换部分的电路图 智能灯光控制器 硬件框图 图 7 智能灯光控制器的原理框图 硬件由以下几部分组成： 1. 单片机及其外围器件，主要是： MC68HC908SR1 PLL（ 晶体等）、LED 指示灯、蜂鸣器；。